Laserschweißen - Dickentabelle und Leistungseinstellungen

Die Dicke beim Laserschweißen ist ein entscheidender Aspekt des Schweißverfahrens, der die Qualität und Festigkeit der Schweißnaht bestimmt. Das Verständnis der Faktoren, die die beim Laserschweißen erreichbare Dicke beeinflussen, hilft bei der Optimierung des Verfahrens für verschiedene Materialien und Anwendungen.

Einführung in das Laserschweißen und seine Bedeutung

Das Laserschweißen ist ein hochpräzises Verfahren, das in verschiedenen Industriezweigen weit verbreitet ist, da es starke, saubere Schweißnähte mit minimaler Verformung erzeugt. Es ist besonders wertvoll für Anwendungen, bei denen Präzision und Kontrolle über die Schweißparameter wichtig sind. Die Dicke der Schweißnaht ist ein Schlüsselparameter, der die mechanischen Eigenschaften und die Gesamtintegrität der Schweißnaht beeinflusst.

Schlüsselfaktoren, die die Dicke des Laserschweißens beeinflussen

Laserleistung

Die Leistung des Lasers wirkt sich direkt auf die Eindringtiefe in das Material aus. Mit einer höheren Laserleistung können dickere Materialien geschweißt werden, da sie die notwendige Energie zum Schmelzen und Verschmelzen tieferer Schichten liefert. Für das Schweißen von Edelstahl mit einer Dicke von 10 mm kann beispielsweise eine Laserleistung von etwa 5 kW erforderlich sein, während für dünnere Materialien wie 2 mm Edelstahl nur 1 kW benötigt wird. Umgekehrt ist eine geringere Laserleistung für dünnere Materialien geeignet, um Durchbrennen und übermäßiges Schmelzen zu vermeiden.

Material Typ

Verschiedene Materialien haben unterschiedliche Eigenschaften wie Wärmeleitfähigkeit, Absorptionskoeffizient und Schmelzpunkt, die beeinflussen, wie sie auf das Laserschweißen reagieren. So erfordert Aluminium mit seiner hohen Wärmeleitfähigkeit im Vergleich zu Edelstahl eine höhere Laserleistung und langsamere Schweißgeschwindigkeiten, um die gleiche Dicke zu erreichen. Kupfer mit seinem hohen Reflexionsvermögen erfordert spezielle Laserquellen oder Oberflächenbehandlungen, um eine effiziente Energieabsorption zu gewährleisten.

Geschwindigkeit beim Schweißen

Die Geschwindigkeit, mit der sich der Laser über das Material bewegt, wirkt sich auf die Wärmezufuhr und folglich auf die Schweißnahtdicke aus. Bei langsameren Schweißgeschwindigkeiten kann mehr Energie in das Material eindringen, was zu tieferen Schweißnähten führt. So kann beispielsweise eine Verringerung der Schweißgeschwindigkeit von 3 m/min auf 1 m/min die Einschweißtiefe bei Materialien wie Aluminium und Edelstahl deutlich erhöhen. Schnellere Geschwindigkeiten werden für dünnere Materialien verwendet, um Überhitzung und Verformung zu vermeiden.

Schwerpunkt Position

Die Position des Laserfokus im Verhältnis zur Materialoberfläche ist entscheidend. Bei dickeren Materialien wird der Fokus in der Regel oberhalb der Schweißnaht gesetzt, um eine bessere Durchdringung zu erreichen. Bei dünneren Materialien wird der Fokus unterhalb der Schweißnaht gesetzt, um die Wärmeeinflusszone zu minimieren und Verzug zu vermeiden. Eine Anpassung der Fokusposition um nur wenige Millimeter kann die Qualität und Tiefe der Schweißnaht deutlich beeinflussen.

Strahldurchmesser

Der Durchmesser des Laserstrahls beeinflusst die Energiedichte. Ein kleinerer Strahldurchmesser bietet eine höhere Energiedichte und eignet sich zum Schweißen dünnerer Materialien. Ein Strahldurchmesser von 0,2 mm kann beispielsweise für dünne Bleche verwendet werden, während ein größerer Strahldurchmesser von 0,6 mm für das Schweißen dickerer Materialien von Vorteil ist. Ein größerer Strahldurchmesser verteilt die Energie über einen breiteren Bereich, was für das Schweißen dickerer Materialien von Vorteil ist.

Praktische Überlegungen

Beim Einrichten eines Laserschweißprozesses muss das Zusammenspiel dieser Faktoren unbedingt berücksichtigt werden. So kann beispielsweise eine Erhöhung der Laserleistung ohne Anpassung der Schweißgeschwindigkeit oder der Fokusposition zu Fehlern wie übermäßigem Schmelzen oder unvollständiger Verschmelzung führen. Ebenso gewährleistet die Optimierung des Strahldurchmessers und der Fokusposition in Abhängigkeit von Materialart und -dicke eine qualitativ hochwertige Schweißung.

Die Hersteller verwenden oft umfassende Tabellen, die die Laserleistung, die Materialstärke und die Schweißgeschwindigkeit miteinander in Beziehung setzen, um die Einstellung zu steuern. Diese Diagramme enthalten spezifische Parameter für verschiedene Materialien und Materialstärken und gewährleisten einheitliche und zuverlässige Schweißnähte.

Durch das Verständnis und die Anpassung dieser Parameter können die Hersteller eine genaue Kontrolle über die Schweißdicke erreichen, was zu einer verbesserten Schweißqualität und -leistung führt.

Einstellung der Parameter des Laserschweißprozesses

Der Schlüssel zu einer Laserschweißanlage liegt in der Einstellung und Anpassung der Prozessparameter. Je nach Materialdicke und -art werden unterschiedliche Scangeschwindigkeiten, -breiten, -leistungen usw. gewählt (Tastverhältnis und Pulsfrequenz müssen in der Regel nicht angepasst werden). Gängige Prozessparameter sind in der nachstehenden Tabelle aufgeführt.

Laserschweißen - lineare Prozessparameter

① Optimieren Sie die Schwingungsamplitude des Galvanometers, um sie genau an die Breite des zu schweißenden Werkstücks anzupassen. Dies gewährleistet eine gleichmäßige Energieverteilung über die Schweißnaht.

② Die Anforderungen an die Laserleistung korrelieren direkt mit der Materialstärke. Dickere Bleche erfordern eine höhere Laserleistung, um eine vollständige Durchdringung zu erreichen, während dünnere Materialien weniger Leistung benötigen, um Durchbrennen und Verformung zu vermeiden.

③ Für dünne Bleche unter 1,0 mm ist die Feinabstimmung der Laserparameter entscheidend. Passen Sie den Arbeitszyklus an die Materialdicke an, um den Wärmeeintrag und die Einbrandtiefe zu steuern. Diese Parameter beeinflussen in erster Linie die Einschweißeigenschaften und minimieren die Wärmeeinflusszone (WEZ).

④ Die lineare Schweißtechnik ist vielseitig und eignet sich für verschiedene Verbindungskonfigurationen wie Diagonal- und Stumpfnähte. Bei entsprechender Optimierung bietet es eine gleichbleibende Schweißnahtqualität bei unterschiedlichen Geometrien.

⑤ Der optimale Frequenzbereich für die Schweißkopfschwingung beträgt 4-20 Hz. Passen Sie innerhalb dieses Bereichs die Leistungsdichte entsprechend den Materialeigenschaften, der Dicke und den gewünschten Schweißeigenschaften an. Höhere Frequenzen ermöglichen in der Regel schnellere Schweißgeschwindigkeiten, erfordern aber möglicherweise eine höhere Leistung.

⑥ Verwenden Sie beim Innenwinkelschweißen eine schmale Galvanometer-Oszillationsbreite. Durch die Verringerung der Schwingungsamplitude wird die Energie konzentriert, was zu einem tieferen Einbrand und einer stärkeren Verschmelzung an der Verbindungsstelle führt. Wägen Sie jedoch das Risiko von Unterschneidungen oder übermäßigem Einbrand ab.

Besonderer Hinweis:

Die oben genannten Parameter dienen als allgemeine Richtlinien und sollten in Abhängigkeit von mehreren kritischen Faktoren wie Laserleistung, Materialzusammensetzung und -eigenschaften, spezifischer Schweißtechnik und Fugenbreite fein abgestimmt werden. Als Faustregel gilt, dass dünnere Bleche eine geringere Laserleistung erfordern, während für dickere Bleche höhere Leistungseinstellungen erforderlich sind. Diese Beziehung ist jedoch nicht streng linear und kann je nach Wärmeleitfähigkeit und Reflexionsvermögen des Materials variieren.

Die Parameter zur Steuerung des Laserkopfes spielen ebenfalls eine entscheidende Rolle für eine optimale Schweißqualität. Der Linientyp-Parameter ist besonders effektiv für Diagonalschweißungen und männliche Kehlnähte, da er eine präzise Energieverteilung entlang des Schweißwegs ermöglicht. Der O-Typ-Parameter hingegen ist vielseitig einsetzbar und eignet sich für eine Vielzahl von Schweißanwendungen, darunter Stumpf- und Überlappverbindungen sowie komplexe Geometrien.

Es ist wichtig zu beachten, dass diese Parameter durch praktische Versuche validiert werden sollten und möglicherweise iterative Anpassungen erfordern, um die gewünschten Schweißeigenschaften wie Einbrandtiefe, Raupenbreite und minimale Wärmeeinflusszone zu erreichen. Darüber hinaus können Faktoren wie Schutzgaszusammensetzung, Durchflussmenge und Düsendesign den Schweißprozess erheblich beeinflussen und sollten in Verbindung mit den Laserparametern berücksichtigt werden.

Um optimale Ergebnisse zu erzielen, empfiehlt es sich, eine umfassende Schweißanweisung (WPS) zu entwickeln, die alle relevanten Variablen berücksichtigt und auf den spezifischen Werkstoff und die zu schweißende Verbindungskonfiguration zugeschnitten ist.

Laserschweißen O-Typ Prozessparameter

① Stellen Sie die Schwingungsamplitude des Galvanometers genau auf die Breite des zu schweißenden Werkstücks ein. Dies gewährleistet eine optimale Energieverteilung über die Schweißnaht.

② Die erforderliche Laserleistung korreliert direkt mit der Blechdicke. Dickere Bleche erfordern eine höhere Laserleistung, um eine vollständige Durchdringung zu erreichen, während dünnere Bleche weniger Leistung benötigen, um Überhitzung oder Durchbrennen zu vermeiden.

③ Für dünne Platten unter 1,0 mm ist die Feinabstimmung der Parameter entscheidend. Passen Sie die Position des Brennpunkts, die Pulsdauer und die Energiedichte an, um die Einbrandtiefe zu steuern und die Wärmeeinflusszone (WEZ) zu minimieren. Diese Parameter beeinflussen in erster Linie die Einschweißtiefe und die mechanischen Eigenschaften der Dünnblechverbindung.

④ Das lineare Schweißmuster ist vielseitig und eignet sich für verschiedene Verbindungskonfigurationen, einschließlich Diagonal- und Stumpfnähte. Berücksichtigen Sie jedoch Techniken zur Strahlformung, um die Energieverteilung in bestimmten Verbindungsgeometrien zu optimieren.

⑤ Der Frequenzbereich der Schweißzange von 4-20 Hz ermöglicht eine Prozessoptimierung. Niedrigere Frequenzen eignen sich typischerweise für dickere Materialien, während höhere Frequenzen für dünne Bleche von Vorteil sind. Stellen Sie die Leistungsdichte in Verbindung mit der Frequenz ein, um die gewünschten Schweißeigenschaften zu erzielen.

⑥ Der O-Typ-Schweißmodus mit doppelter Motoroszillation eignet sich für verschiedene Schweißanwendungen. Diese Technik gewährleistet ein gründliches Aufschmelzen des Materials und fördert eine gleichmäßige Durchmischung des Schweißbades, was zu einer besseren Schweißnahtstabilität im Vergleich zum Linearschweißen führt. Der erhöhte Energieeintrag erfordert eine höhere Laserleistung, bietet aber Vorteile wie eine verbesserte Spaltüberbrückung und eine geringere Porosität in der Schweißnaht.

Besonderer Hinweis:

Die angegebenen Parameter dienen als allgemeine Richtlinien und sollten auf der Grundlage bestimmter Faktoren wie Laserleistung, Materialeigenschaften, Schweißtechnik und Fugenbreite feinabgestimmt werden. Als Faustregel gilt, dass dünnere Bleche eine geringere Laserleistung erfordern, während für dickere Bleche höhere Leistungseinstellungen erforderlich sind. Was die Steuerung des Laserkopfes betrifft, so ist der Linientyp-Parameter besonders effektiv für diagonale und männliche Kehlnähte, während der O-Typ-Parameter vielseitig ist und sich für eine breite Palette von Schweißanwendungen eignet.

Bei der Optimierung ist es wichtig, Folgendes zu beachten Laserschweißen Parameter:

1. Materialeigenschaften: Wärmeleitfähigkeit, Reflexionsvermögen und Schmelzpunkt des Werkstücks beeinflussen die Auswahl der Parameter erheblich.
2. Geometrie der Verbindung: Unterschiedliche Fugenkonfigurationen (Stumpf, Überlappung, Verrundung) können unterschiedliche Parametereinstellungen für optimale Ergebnisse erfordern.
3. Schweißgeschwindigkeit: Dieser Parameter wirkt sich direkt auf den Wärmeeintrag und die Schweißtiefe aus und muss daher sorgfältig mit der Laserleistung abgestimmt werden.
4. Brennpunktposition: Durch die Einstellung des Brennpunkts in Bezug auf die Werkstückoberfläche können die Energieverteilung und das Schweißprofil optimiert werden.
5. Schutzgas: Art und Durchflussmenge des Schutzgases wirken sich auf die Schweißqualität aus und sollten auf die jeweilige Anwendung zugeschnitten sein.
6. Pulsformung: Beim gepulsten Laserschweißen kann die Manipulation von Pulsdauer und -frequenz die Schweißeigenschaften verbessern und Fehler minimieren.

Führen Sie immer Testschweißungen an repräsentativen Mustern durch, um die Parametereinstellungen zu überprüfen und zu verfeinern, bevor Sie mit dem Produktionsschweißen beginnen. Dieser Ansatz gewährleistet eine gleichbleibende Schweißqualität, minimiert Fehler und optimiert die Prozesseffizienz bei industriellen Anwendungen.

Häufig gestellte Fragen

Nachstehend finden Sie Antworten auf einige häufig gestellte Fragen:

Wie hoch ist die maximale Dicke, die mit einem 2000-W-Laser geschweißt werden kann?

Die maximale Dicke, die mit einem 2000-W-Laser geschweißt werden kann, hängt von der Art des zu schweißenden Materials ab. Bei rostfreiem Stahl kann ein 2000-W-Laser bis zu einer Dicke von 6-8 mm schweißen. Baustahl kann bis zu einer Dicke von 6 mm geschweißt werden. Beim Schweißen von Aluminium liegt die maximal erreichbare Dicke zwischen 4-6 mm. Bei Kupfer und Messing beträgt die maximale Dicke in der Regel bis zu 2 mm. Diese Werte verdeutlichen, dass die Materialeigenschaften die mit einem 2000-W-Laser erreichbare Schweißdicke erheblich beeinflussen.

Wie wirkt sich die Laserleistung auf die Schweißdicke aus?

Die Laserleistung beeinflusst die Schweißdicke beim Laserschweißen erheblich. Im Allgemeinen ermöglicht eine höhere Laserleistung ein tieferes Eindringen und eignet sich daher zum Schweißen dickerer Materialien. Dünne Bleche (weniger als 1,0 mm) erfordern beispielsweise eine geringere Laserleistung, in der Regel zwischen 500 und 1500 W, um eine Überhitzung zu vermeiden und eine präzise Kontrolle über die Schweißnaht zu behalten. Für Materialien mittlerer Dicke (1,0 mm - 5,0 mm) ist eine mittlere Laserleistung erforderlich, in der Regel etwa 1500-3000 W, um eine ausreichende Durchdringung ohne Defekte zu gewährleisten. Bei dicken Blechen (mehr als 5,0 mm) ist eine höhere Laserleistung, oft im Bereich von 3000-6000 W oder mehr, erforderlich, um eine vollständige Durchdringung und eine ausreichende Festigkeit der Verbindung zu erreichen.

Das Verhältnis zwischen Laserleistung und Schweißdicke hängt auch mit der Schweißgeschwindigkeit zusammen. Bei dickeren Materialien ist eine Kombination aus höherer Laserleistung und langsamerer Schweißgeschwindigkeit erforderlich, damit die Laserenergie ausreichend Zeit hat, die gesamte Materialstärke zu durchdringen. Umgekehrt profitieren dünnere Materialien von einer geringeren Laserleistung und höheren Schweißgeschwindigkeiten, um einen übermäßigen Wärmeeintrag und Defekte wie Durchbrennen zu vermeiden.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die geeignete Laserleistung auf der Grundlage der Materialdicke ausgewählt werden muss, um optimale Schweißergebnisse zu erzielen, die einen ausreichenden Einbrand gewährleisten und gleichzeitig Fehler vermeiden, die durch zu hohe oder zu niedrige Leistung entstehen.

Was sind die empfohlenen Schweißparameter für Aluminium?

Beim Laserschweißen von Aluminium müssen mehrere wichtige Parameter sorgfältig eingestellt werden, um qualitativ hochwertige Schweißnähte zu gewährleisten. Die empfohlenen Schweißparameter für Aluminium hängen von der Dicke des Materials ab.

Für dünne Aluminiumbleche (weniger als 1,0 mm) wird in der Regel eine geringere Laserleistung von 500-1500 W verwendet. Die Schweißgeschwindigkeit für diese dünnen Materialien sollte relativ hoch sein, etwa 5-10 Meter pro Minute, um eine gleichmäßige Verschmelzung zu gewährleisten und die Wärmeeinflusszone zu minimieren.

Für Aluminiumbleche mittlerer Dicke (1,0-3,0 mm) ist eine mittlere bis hohe Laserleistung von 1000-3000 W erforderlich. Die Schweißgeschwindigkeit für diese Bleche liegt in der Regel bei 3-4 Metern pro Minute, wobei Leistung und Geschwindigkeit in einem ausgewogenen Verhältnis stehen, um qualitativ hochwertige Schweißnähte zu erzielen.

Für dickere Aluminiumbleche (mehr als 3,0 mm) ist eine höhere Laserleistung im Bereich von 3000-6000 W oder mehr erforderlich. Die Schweißgeschwindigkeit sollte niedriger sein, typischerweise zwischen 1-5 Meter pro Minute, um ein tieferes Eindringen und eine gute Verschmelzung zu ermöglichen.

Die Fokusposition hat einen großen Einfluss auf die Schweißqualität und sollte so eingestellt werden, dass eine maximale Eindringtiefe erreicht wird. Eine Laserstrahlgröße zwischen 0,2 und 2 mm wird für die Präzision empfohlen, und die Anpassung der Strahlgröße hilft bei der Steuerung der Leistungsdichte.

Gepulste Laser werden häufig für das Schweißen dünner Aluminiumbleche bevorzugt, um Porosität und thermische Risse zu reduzieren, während kontinuierliche Laser besser für dickere Bleche geeignet sind und eine glattere Schweißoberfläche bieten.

Eine wirksame Oberflächenvorbereitung ist entscheidend, um Fehler zu vermeiden. Vor dem Schweißen muss die Aluminiumoberfläche gereinigt werden, um Verunreinigungen zu entfernen. Das Schutzgas, z. B. Helium oder Argon, sollte optimiert werden, um eine stabile Schlüssellochbildung zu gewährleisten und Fehler zu minimieren.

Außerdem haben Aluminiumlegierungen ein hohes Reflexionsvermögen und eine geringe Absorption von Laserenergie, so dass eine schnelle Erhöhung der Laserleistungsdichte wichtig ist, um zu verhindern, dass die Wärme reflektiert oder abgeleitet wird. Doppelpunktschweißen oder zusätzliche Laserdurchgänge können die Schweißqualität verbessern und Fehler reduzieren.

Durch die sorgfältige Anpassung dieser Parameter an die jeweilige Dicke und Art des Aluminiums können die Bediener hochwertige Schweißnähte mit minimalen Fehlern und optimalen mechanischen Eigenschaften erzielen.

Kann das Laserschweißen für Kupfer verwendet werden, und welche Dicke kann erreicht werden?

Ja, das Laserschweißen kann für Kupfer verwendet werden, obwohl es aufgrund der physikalischen Eigenschaften von Kupfer einige Herausforderungen mit sich bringt. Die geringe Absorptionsfähigkeit von Kupfer für infrarote Laserstrahlung erfordert eine höhere Laserleistung, um die erforderliche Energiedichte zu erreichen. Außerdem führt die hohe Wärmeleitfähigkeit von Kupfer zu einer schnellen Wärmeableitung, so dass es schwierig ist, die für einen tiefen Einbrand erforderliche Wärme im Schweißbereich zu halten. Die niedrige Viskosität von geschmolzenem Kupfer kann auch zu unregelmäßigen Nahtmorphologien und Defekten wie Spritzer und Porosität führen.

Trotz dieser Herausforderungen ist es mit modernen Lasertechnologien möglich, Kupfer effektiv zu schweißen. Bei reinem Kupfer können mit Hochleistungslasern Tiefen von bis zu etwa 4 mm erreicht werden, z. B. beim einlagigen Laser-MIG-Hybridschweißen. Durch die Kombination von grünen und infraroten Lasern können auch Schweißtiefen von mehreren Millimetern erreicht werden, da der grüne Laser die Oberfläche erwärmt, während der infrarote Laser für die nötige Tiefe sorgt. Konkrete Versuchsaufbauten haben gezeigt, dass bei einer Laserleistung von 5 kW und entsprechenden Schweißgeschwindigkeiten Tiefschweißungen erreicht werden können, z. B. mit einer Schweißgeschwindigkeit von 20 m/min.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Laserschweißen von Kupfer durchführbar ist und mit einer sorgfältigen Steuerung der Prozessparameter und fortschrittlichen Techniken zur Abschwächung der durch die physikalischen Eigenschaften von Kupfer bedingten Herausforderungen erhebliche Dicken erreichen kann.

Wie beeinflusst die Schweißgeschwindigkeit die Qualität der Schweißnaht?

Die Schweißgeschwindigkeit hat einen erheblichen Einfluss auf die Qualität der Schweißnaht bei Laserschweißverfahren. Sie spielt eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung des Wärmeeintrags, des Einbrandes und der Gesamtintegrität der Schweißnaht. Bei einer zu langsamen Schweißgeschwindigkeit wird zu viel Wärme in das Material eingebracht, was zu einem großen Schweißbad, übermäßigem Einbrand und möglichen Fehlern wie Durchbiegung, Porosität und Durchbrand führen kann, insbesondere bei dünneren Materialien. Andererseits kann eine zu hohe Schweißgeschwindigkeit dem Laser nicht genügend Zeit geben, das Basismaterial ausreichend aufzuschmelzen, was zu einer schlechten Verschmelzung und Durchdringung führt und eine schwache, schmale Schweißnaht zur Folge hat.

Um diese Faktoren auszugleichen und qualitativ hochwertige Schweißnähte zu erzielen, ist eine optimale Schweißgeschwindigkeit erforderlich. Sie muss je nach Materialart, Dicke und spezifischen Schweißparametern wie Laserleistung und Brennpunktposition sorgfältig angepasst werden. Materialien wie Aluminium, die eine hohe Leitfähigkeit aufweisen, erfordern häufig schnellere Schweißgeschwindigkeiten, um Überhitzung und Durchbrennen zu vermeiden. Umgekehrt können dickere Materialien langsamere Geschwindigkeiten erfordern, um eine gute Durchdringung und Verschmelzung zu gewährleisten.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Steuerung der Schweißgeschwindigkeit von entscheidender Bedeutung ist, um die Wärmezufuhr zu optimieren, eine angemessene Durchdringung und Verschmelzung zu gewährleisten und die mechanischen Eigenschaften der Schweißnaht zu erhalten. Die korrekte Anpassung der Schweißgeschwindigkeit an den jeweiligen Werkstoff und die Laserschweißparameter ist notwendig, um qualitativ hochwertige, fehlerfreie Schweißnähte zu erzielen.

Welche anderen Faktoren sollten bei der Optimierung des Laserschweißens berücksichtigt werden?

Um das Laserschweißen zu optimieren, müssen neben der Laserleistung und der Schweißgeschwindigkeit mehrere Faktoren berücksichtigt werden, um die gewünschte Schweißnahtdicke und -qualität zu erreichen. Dazu gehören:

1. Strahlenpunktgröße und Fokus: Die Größe des Laserstrahlflecks und sein Fokus bestimmen die Leistungsdichte und die Eindringtiefe. Ein kleinerer, stärker fokussierter Strahl kann tiefer eindringen, während ein größerer Strahl besser für breitere Schweißnähte geeignet ist.
2. Pulsfrequenz und Überlappungsrate: Die Einstellung der Impulsfrequenz und der Überlappungsrate ist entscheidend für die Schweißqualität. Eine höhere Überlappungsrate kann zu glatteren Schweißnähten führen, kann aber die Schweißgeschwindigkeit verringern. Eine zu große Überlappung kann Defekte wie Durchbrennen oder Spritzer verursachen.
3. Defokussierungsgrad und Brennweite: Um die Interaktion des Strahls mit dem Material zu steuern und das gewünschte Schweißprofil zu erzielen, müssen Defokussierung und Brennweite richtig eingestellt werden.
4. Materialeigenschaften: Das Absorptionsvermögen, die Wärmeleitfähigkeit und die Schmelz-/Siedepunkte des Materials beeinflussen, wie die Laserenergie absorbiert und abgeleitet wird, was sich auf die Dynamik des Schweißbads auswirkt.
5. Zustand der Oberfläche: Saubere und glatte Oberflächen sorgen für eine gleichmäßige Interaktion zwischen dem Laserstrahl und dem Material, was zu einer besseren Schweißqualität führt.
6. Abschirmgas: Die Verwendung geeigneter Schutzgase wie Argon, Helium oder Stickstoff schützt die Schweißnaht vor Oxidation und trägt dazu bei, das Schlüsselloch zu stabilisieren und eine saubere Schweißnaht zu erhalten.
7. Fugenplanung und -vorbereitung: Korrekte Passung, Spalttoleranz und Kantenvorbereitung, wie z. B. Abschrägen oder Anfasen, sind unerlässlich, um Defekte wie unvollständige Verschmelzung oder Porosität zu vermeiden.
8. Befestigen und Spannen: Die sichere Befestigung und Einspannung gewährleistet die gewünschte Passung der Verbindung und verhindert Verzug beim Schweißen.
9. Strahl-Oszillation: Mit dieser Technik kann die Naht vergrößert werden, ohne dass der Laserfokus vergrößert werden muss, wodurch der Energieeintrag und die thermische Verformung reduziert werden, was zu einer glatteren Oberfläche der Schweißnaht führt.
10. Wärmemanagement und Eigenspannungen: Techniken zur Beherrschung der thermischen Ausdehnung und der ungleichmäßigen Abkühlung, wie z. B. die Steuerung der Schweißreihenfolge, die örtliche Abkühlung und die Wärmebehandlung nach dem Schweißen, tragen zur Vermeidung von Verzug und Eigenspannungen bei.

Durch eine sorgfältige Optimierung dieser Faktoren können qualitativ hochwertige Laserschweißnähte mit der gewünschten Dicke erzielt werden, die das Risiko von Fehlern minimieren und die Integrität der Schweißnaht gewährleisten.